一种分层移动通信网压缩模式下的异频小区信号测量方法

摘要

一种分层移动通信网压缩模式下的异频小区信号测量方法，主要应用于采用分层结构的移动通信领域。为了更好的适应第三代移动通信的要求，本发明提出一种通过周期性测量和事件触发测量相结合的跟踪测量方式来达到监测异频小区信号质量的方法。该发明的使用既减少单位时间内异频测量的次数，同时又确保了系统的性能。

说明书

                                 技术领域

本发明涉及采用分层结构的移动通信领域，尤其涉及一种分层移动通信网压模式下的异频小区信号测量方法。

                                 背景技术

随着第三代移动通信时代的到来，移动通信网将势必期望具有更为强大的功能，为此在网络层方面将采用更为优化的系统结构，按照目前的发展状况，分层小区结构将成为第三代移动通信的核心技术之一。所谓分层小区，就是系统在分配无线资源的时候，充分考虑系统整体的优化，把移动速度较快的用户分到较大的宏小区，而速度较慢的用户分到微小区。当前基于干扰与容量等方面的考虑，在整个分层系统网络频率配置方面建议采用的方案是宏小区与微小区之间采用不同频率，同层小区之间采用相同频率。这样在切换中相应地有同频切换和异频切换，由于同频/异频切换的代价不同，为了尽量减少系统的开销，希望快/慢速用户尽量在各自相应的宏/微小区中进行切换，也就是尽量进行同频(或同层)间切换。

但是，虽然在理论上是希望尽量避免异频切换，但实际中却又是不可避免的，也就是说仍然是需要进行异频的测量。这里所说的异频测量实质上就是通过系统命令使得移动台监测来自不同层次的小区基站的信号质量，从而以保证当移动台需要进行异频切换时能够有足够的信息保证移动用户切换到合适的小区中去。

在异频测量的过程中，目前通常的解决方案主要有两种。一种是移动台采用双接收机，但随之而来的是带来的附加功耗、成本增加和移动台的复杂度升高；另外一种就是采用压缩模式(compressed mode)，对于包含传输间隔(transmission gap)的压缩帧，其发射功率要相应的提高，在实际应用过程中这种方式更为常见。但是应该注意到，当系统采用压缩模式时必然会带来一些性能损耗，所以在保证系统性能的前提下需要尽量减少单位时间内进行异频测量的测量次数。

                                 发明内容

为了更好的适应第三代移动通信的要求，本发明提出一种通过周期性测量和事件触发测量相结合的跟踪测量方式来达到监测异频小区信号质量的方法。该发明的使用既减少单位时间内异频测量的次数，同时又确保了系统的性能。

本发明是这样实现的：

一种分层移动通信网压缩模式下的异频小区信号测量方法，对于移动台服务基站在宏小区的情况下，移动台通过跟踪UE的地理位置测量异频微小区的信号，该方法包括如下步骤：

a.异频测量启动；

b.移动台切换到上层宏小区接受宏小区基站(10)的服务后，记录最后一个为其服务的微小区基站(12)；

c.将微小区基站(12)及其周围的几个临近微小区(11)放入服务小区为宏小区和该服务小区的异频小区Meas_group2，2中；

d.测量后，依据测量结果，选取其中信号质量最好的一个微小区基站(13)为下一个跟踪圆圈(14)的中心，再选取其及其周围的几个临近微小区放入Meas_group2，2中；

e.重复步骤a-d；

f.完成移动终端(UE)的定位。

其中，上述小区具有不同的配置参数，包括小区半径、小区形状。当新呼叫被系统接纳后，UE将开始进行周期性的同频测量。

该异频测量的启动，采用周期性触发和时间性触发相结合的方式。该周期性触发测量的步骤如下：

a.判决进行周期性异频测量(15)后，启动异频测量定时器Timer(16)；

b.UE进行异频测量，监测异频小区的信号质量(17)；

c.判断布尔型变量(Mean_inter)是否为True，是则中断周期性异频测量的进行，将定时器Timer复位，重新进行步骤a；

d.否则，判决定时器Timer是否到时(19)；

e.时间到则定时器Timer复位(20)，进行步骤a；没有到时，则不做任何动作。

该事件性触发，当具有如下三个条件中之一时，将Mean_inter设置为True：

a.同频小区的信号质量不足以维持通信要求；

b.同频小区没有可用的空闲信道；

c.UE的速度属性从慢速变到快速。

该周期性触发的周期时间是根据移动台的移动速度计算而得，而且该周期性异频测量的周期可以根据实际应用作相应的调节。该异频测量的周期性触发，可以通过适当加长其周期来尽量减少异频测量次数。

采用本发明可得到如下的显著效果：

1.避免因为采用移动台双接收机而随之带来的附加功耗、成本增加和移动台的复杂度升高的缺陷。

2.可避免因为频繁周期性采用压缩模式而带来的一些功能损耗。

3.将周期性测量与事件触发测量相结合，在确保系统性能的前提下，尽量减少异频测量的进行。

4.充分考虑了当前通信系统的实际情况，符合实际，一般技术人员就可以掌握，有着广泛的应用领域。

5.本方法可靠，简便，能迅速准确地进行移动台的异频测量。

                                 附图说明

图1为六边形宏小区示意图。

图2为Manhattan结构的微小区示意图。

图3为两层分层网络的结构示意图。

图4为UE的当前服务基站为微小区的示意图。

图5为异频测量目标确立过程示意图。

图6为异频测量的周期性触发结合事件性触发流程图。

                               具体实施方式

下面将结合具体的流程图说明本发明的工作过程。

为了便于发明的阐述，设置移动用户所接入的移动通信系统结构如下：

1.系统结构模型采用两层蜂窝分层小区结构；

2.如图1所示，宏小区采用传统的六边形结构，宏小区基站1位于六边形的中心，使用置于六边形中心的全向天线，宏小区基站间隔1000米，小区半径为577米；

3.如图2所示，微小区采用Manhattan结构，每隔一个街道交叉点放置一个微小区基站2。每一个街区3尺寸设为75×75米，道路宽度4设为15米。

4.如图3所示为分层结构，即5个宏小区5覆盖着的一个Manhattan街区6。图3只是一个两层分层网络的结构示意图，所以在图中只画出了宏小区基站7，在Manhattan街区中的微小区基站没有具体画出，其中的微小区基站分布与图2中的相同。当然，不同的系统会具有不同的小区结构配置方法，对于不同的配置参数，如不同的小区半径，小区形状等，本发明的思想同样适用。这里，这样的系统结构设置方法只是为了便于下面本发明的进一步具体说明。

根据上面所阐述的系统结构，在系统信息里面，将为每个小区标注其相应的唯一的小区标示符。通常情况下，移动台监测其临近的几个基站就基本可以满足通话质量要求。为了保证通话质量，确保系统性能，需要移动用户在通话的过程中不但要监测临近的同频小区，还要监测临近的异频小区。

为了清晰地进行下面的阐述，先设置一个变量Meas_group_i，j(i，j＝1，2)。系统为每个小区相应的小区标示符配置相应的数组Meas_group_i，j(i，j＝1，2)，数组中存放其临近的基站列表，即为当此基站作为某移动台的服务基站时，移动台要监测的目标。我们这样设置可以缩小移动台的测量数目，减少系统信令负担及其它开销。Meas_group_i，j(i，j＝1，2)指代的含义如下：i＝1表示服务小区为微小区；i＝2表示服务小区为宏小区；j＝1表示服务小区和该服务小区的同频小区；j＝2表示服务小区和该服务小区的异频小区。

移动终端(User Equipment，缩写为UE)按照系统信息需要进行的测量依据当前服务基站的属性可以分为以下两类：

①UE的当前服务基站为微小区的情况：

如图4所示，其同频的监测目标可以依据各微小区基站的地理分布事先就设置好，对应于一个相应的当前服务基站8的小区标示符就有相应的Meas_group_1，1，即包含在圆圈9内的微小区基站。

由于上层宏小区覆盖范围较大，宏小区基站的数目较少，所以设置Meas_group_1，2中包含上层的5个宏小区基站。这种情况比较简单，UE易于实现异频的测量任务。

②UE的当前服务基站为宏小区的情况：

其同频的测量目标设置为Meas_group_2，1中包含此移动台的当前服务基站、剩余的4个宏小区基站。

实现对Meas_group_2，2的设置，在这里采用跟踪的方法来实现。通过记忆移动台在切换到上层宏小区接收服务时，所接收服务的最后一个微小区基站的位置，来实现移动台在此情况下的异频测量目标的确立。结合图5所示，当移动台切换到上层宏小区接受宏小区基站10的服务后，记录最后一个为其服务的微小区基站12，将其及其周围的几个临近微小区(圆圈11区域内)放入Meas_group_2，2中，测量后，依据测量结果，选取其中信号质量最好的一个微小区基站13为下一个跟踪圆圈14的中心，再选取其及其周围的几个临近微小区放入Meas_group_2，2中，依此类推。

通过这样的递推方式，一方面实现了对UE地理位置的间接跟踪，完成了UE的大致定位，另一方面也减少了异频测量的测量目标数目，并节约了测量时间。

当新呼叫被系统接纳后，UE将开始进行周期性的同频测量，而为了尽量减少压缩模式下的异频测量，异频测量的启动则采用周期性触发和时间性触发相结合的方式，从而实现对周围基站信号质量的监测，为切换动作准备判决依据。

采用周期性触发是由于，如不进行周期性触发测量异频信号，在某些情况下，分层小区层间切换可能将会因为过长的异频测量时间而失败。所以在采用事件触发的同时结合周期性触发，可以确保异频切换的成功率，降低掉话率。

对于异频测量的周期性触发，可以通过适当加长其周期来达到尽量减少异频测量次数的目的。依据前面所介绍的Manhattan结构，两相邻微小区基站间距离D是180米，假设当UE以某一速度V恒速运动时，我们可以估算出其在两相邻微小区基站间的运动时间T，从而估计出异频测量的时间间隔。也就是说，基于这种计算时间，我们可以知道，在此时间内UE是不会走出两个相邻基站间的距离，那么根据UE所接受服务的最后一个微小区的跟踪，可以达到较理想的效果。

下面的表格是依据UE的各个速度段选取的速度典型值来进行估算的，UE以恒速V(单位是公里每小时，km/h)走过两个相邻微小区基站距离所需的时间设为T(单位是秒，s)。计算公式如下：T＝D/V

 V(km/h)   200   150   100   80    50    20  10    5  3  T(s)  3.24  4.32  6.48  8.1  12.96  32.4  64.8  129.6  216

选取其中折中的数据，初始状态(UE的此次呼叫刚被系统接纳)将周期性异频测量的周期Cycle Timer设为WCDMA的十个超帧(一个超帧是720ms，即10×720ms＝7.2s)进行一次周期性的异频测量。在这里，应该注意到，当系统测量出用户的移动速度属性后，Cycle Timer的值可以根据用户的移动速度来动态的改变，以使Cycle Timer更具合理性，使得在确保系统性能的前提下，尽量减少异频测量的进行。

在尽量小的进行周期性触发测量的前提下，本发明为UE设置了事件性触发启动异频测量的约束参数，可以归纳得出，主要有以下三种可能的情况需要进行事件形式的异频的测量：

①同频小区的信号质量不足以维持通信要求；

②同频小区没有可用的空闲信道；

③UE的速度属性发生变化(慢速UE←→快速UE)。

上述事件形式的异频的测量三种情况中的任一种发生时，就期望系统命令UE进行异频的测量，一旦进入，就复位周期性触发。参见图6所示，其中的变量说明如下：

timer----指代异频测量周期性触发的定时器，设置为Cycle Timer(初始值设置为10×720ms＝7.2s)；

Mean_inter----布尔型变量，当事件触发异频测量的三个可能情况至少其一发生时，则将其设置为True，并同时复位异频测量周期性触发的定时器Cycle Timer。

参照图6中所示，判决进行周期性异频测量15后，启动异频测量定时器Timer 16，然后UE进行异频测量，监测异频小区的信号质量17。在此过程中判决定时器Timer是否到时19，倘若时间到则令定时器Timer复位19，若没有到时，则不作任何动作。在周期性异频测量的进行过程中，若有启动事件形式的异频测量的上述三个条件至少其一满足时，则将事件触发异频测量的布尔型变量Mean_inter设置为True，与此同时，将中断周期性异频测量的进行，将定时器Timer复位，重新进行新一轮的周期性异频测量，以期望获得最新的UE所接收信号的信息。